Exercice 3.12 Parmi les molécules suivantes, lesquelles sont chirales ?
a) 1-chloropropane
b) 1-bromo-2-méthylbutane
c) 2-iodopentane
d) méthylcyclohexane
3.5.2 Carbones stéréogéniques
3.5.2.1 Détermination des carbones stéréogéniques
Rechercher un plan de symétrie dans une molécule est une méthode rapide pour
déterminer si une molécule est achirale ou chirale. Toutefois, cette approche est délicate, car un plan pourrait exister tout en échappant à l’œil de l’observateur. Ainsi, le
repérage d’une molécule chirale se réalise, en général, par la recherche d’un carbone
stéréogé nique (aussi appelé carbone chiral, carbone asymétrique, centre stéréo -
génique ou stéréocentre). L’expression « carbone stéréogénique » provient du fait
que ce type de carbone génère une stéréochimie. Un carbone stéréogénique est un
atome de carbone hybridé sp
3 et porteur de quatre atomes (ou groupes d’atomes)
différents. Il est mis en évidence dans une structure par un astérisque (C*), comme le
démontre le tableau 3.3. Cette notion de carbone tétraédrique porteur de quatre
groupes différents a été introduite en 1874, en même temps, mais indépendamment, par
le chimiste et physicien néerlandais Jacobus Henricus Van’t Hoff (1852-1911) et par le
chimiste français Joseph Achille Le Bel (1847-1930 (voir p. 123)).
Deux exemples concrets de molé cules, soit le 2-chloropropane et le 2-chloro butane,
sont illustrés dans le tableau 3.4 (voir page suivante). Le 2-chloropropane possède un
plan de symétrie qui traverse la molé cule entre les atomes ClOCOH et sépare en deux
l’angle formé par les liaisons CH 3 OCOCH 3 . Dans cette molécule, aucun carbone stéréogénique n’est présent. Les carbones aux extrémités (carbones 1 et 3) portent trois
hydrogènes, et le carbone central porte deux groupements méthyles (OCH 3 ) ; parmi
ces trois carbones hybridés sp
3 , aucun ne possède quatre groupements différents. Le
2-chloropropane est donc une molécule achirale. Cette molécule et son image spéculaire sont superposables. Ce sont deux structures identiques.
En ce qui concerne le 2-chlorobutane, aucun plan de symétrie n’est présent dans la
structure. Un des carbones porte quatre groupements différents (Cl, H, CH 3 et CH 2 CH 3 ).
Le 2-chlorobutane possède un carbone stéréogénique responsable de l’asymétrie de
la molécule ; il est chiral. Par conséquent, les deux structures tridimensionnelles du
2-chlorobutane sont des images spéculaires, non superposables, non identiques. Lorsque
deux molécules sont l’image miroir l’une de l’autre et qu’elles ne sont pas superposables,
elles portent le nom d’énantiomères (ou énantiomorphes ou antipodes optiques) (du
grec ancien enantios signiant « opposé », et de meros signiant « partie »).
À la lumière de ces observations, il faut en conclure qu’une molécule possédant un
carbone stéréogénique, et donc aucun plan de symétrie, est chirale. Les deux structures
tridimensionnelles possibles forment une paire d’énantiomères. Cependant, un composé peut être pourvu de plus d’un carbone stéréogénique. De façon générale, il est
chiral, mais sa chiralité n’est pas systématique (voir la section 3.5.7, p. 144).
La construction des molécules en trois dimensions permet de bien visualiser les notions abordées.
De façon générale, l’utilisation de modèles moléculaires ou de logiciels de modélisation moléculaire (p. ex. : ChemSketch, offert gratuitement sur le Web) améliore grandement la compréhension
de ce chapitre.
REMARQUE
Chimiste et physicien néerlandais
né à Rotterdam le 30 août 1852,
Van’t Hoff fut attiré dès son plus
jeune âge par les sciences. Son
père, considérant la chimie comme
un domaine de recherche trop peu
lucratif, l’incita à entreprendre
des études d’ingénieur à l’Institut
polytechnique de Delft. Toutefois,
Van’t Hoff eut tôt fait de revenir à
la chimie en 1871. Il travailla dans
les laboratoires des chercheurs les
plus réputés de l’époque, soit
ceux de Friedrich August Kekulé,
Charles Adolphe Wurtz et Joseph
Achille Le Bel. Il obtient son doctorat en chimie à l’Université
d’Utrecht en 1874. Il publia, entre
autres, ses travaux de recherche
sur la stéréochimie des molécules. Il reçut le tout premier prix
Nobel de chimie en 1901. Van’t
Hoff s’éteignit le 1
er mars 1911 à
Steglitz, en Allemagne.
VAN’T HOFF
(1852-1911)
JACOBUS HENRICUS
3.5 Stéréoisomérie
121
a) 1-chloropropane
b) 1-bromo-2-méthylbutane
c) 2-iodopentane
d) méthylcyclohexane
3.5.2 Carbones stéréogéniques
3.5.2.1 Détermination des carbones stéréogéniques
Rechercher un plan de symétrie dans une molécule est une méthode rapide pour
déterminer si une molécule est achirale ou chirale. Toutefois, cette approche est délicate, car un plan pourrait exister tout en échappant à l’œil de l’observateur. Ainsi, le
repérage d’une molécule chirale se réalise, en général, par la recherche d’un carbone
stéréogé nique (aussi appelé carbone chiral, carbone asymétrique, centre stéréo -
génique ou stéréocentre). L’expression « carbone stéréogénique » provient du fait
que ce type de carbone génère une stéréochimie. Un carbone stéréogénique est un
atome de carbone hybridé sp
3 et porteur de quatre atomes (ou groupes d’atomes)
différents. Il est mis en évidence dans une structure par un astérisque (C*), comme le
démontre le tableau 3.3. Cette notion de carbone tétraédrique porteur de quatre
groupes différents a été introduite en 1874, en même temps, mais indépendamment, par
le chimiste et physicien néerlandais Jacobus Henricus Van’t Hoff (1852-1911) et par le
chimiste français Joseph Achille Le Bel (1847-1930 (voir p. 123)).
Deux exemples concrets de molé cules, soit le 2-chloropropane et le 2-chloro butane,
sont illustrés dans le tableau 3.4 (voir page suivante). Le 2-chloropropane possède un
plan de symétrie qui traverse la molé cule entre les atomes ClOCOH et sépare en deux
l’angle formé par les liaisons CH 3 OCOCH 3 . Dans cette molécule, aucun carbone stéréogénique n’est présent. Les carbones aux extrémités (carbones 1 et 3) portent trois
hydrogènes, et le carbone central porte deux groupements méthyles (OCH 3 ) ; parmi
ces trois carbones hybridés sp
3 , aucun ne possède quatre groupements différents. Le
2-chloropropane est donc une molécule achirale. Cette molécule et son image spéculaire sont superposables. Ce sont deux structures identiques.
En ce qui concerne le 2-chlorobutane, aucun plan de symétrie n’est présent dans la
structure. Un des carbones porte quatre groupements différents (Cl, H, CH 3 et CH 2 CH 3 ).
Le 2-chlorobutane possède un carbone stéréogénique responsable de l’asymétrie de
la molécule ; il est chiral. Par conséquent, les deux structures tridimensionnelles du
2-chlorobutane sont des images spéculaires, non superposables, non identiques. Lorsque
deux molécules sont l’image miroir l’une de l’autre et qu’elles ne sont pas superposables,
elles portent le nom d’énantiomères (ou énantiomorphes ou antipodes optiques) (du
grec ancien enantios signiant « opposé », et de meros signiant « partie »).
À la lumière de ces observations, il faut en conclure qu’une molécule possédant un
carbone stéréogénique, et donc aucun plan de symétrie, est chirale. Les deux structures
tridimensionnelles possibles forment une paire d’énantiomères. Cependant, un composé peut être pourvu de plus d’un carbone stéréogénique. De façon générale, il est
chiral, mais sa chiralité n’est pas systématique (voir la section 3.5.7, p. 144).
La construction des molécules en trois dimensions permet de bien visualiser les notions abordées.
De façon générale, l’utilisation de modèles moléculaires ou de logiciels de modélisation moléculaire (p. ex. : ChemSketch, offert gratuitement sur le Web) améliore grandement la compréhension
de ce chapitre.
REMARQUE
Chimiste et physicien néerlandais
né à Rotterdam le 30 août 1852,
Van’t Hoff fut attiré dès son plus
jeune âge par les sciences. Son
père, considérant la chimie comme
un domaine de recherche trop peu
lucratif, l’incita à entreprendre
des études d’ingénieur à l’Institut
polytechnique de Delft. Toutefois,
Van’t Hoff eut tôt fait de revenir à
la chimie en 1871. Il travailla dans
les laboratoires des chercheurs les
plus réputés de l’époque, soit
ceux de Friedrich August Kekulé,
Charles Adolphe Wurtz et Joseph
Achille Le Bel. Il obtient son doctorat en chimie à l’Université
d’Utrecht en 1874. Il publia, entre
autres, ses travaux de recherche
sur la stéréochimie des molécules. Il reçut le tout premier prix
Nobel de chimie en 1901. Van’t
Hoff s’éteignit le 1
er mars 1911 à
Steglitz, en Allemagne.
VAN’T HOFF
(1852-1911)
JACOBUS HENRICUS
3.5 Stéréoisomérie
121